JP4524381B2 - Composite material of titanium and ceramics and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、チタン及びチタン合金とアパタイト等のセラミックスを、鋳造により、接合界面の反応層を抑えて、複合化した複合材料及びその製造方法等に関するものであり、更に詳しくは、チタン又はチタン合金と、セラミックスを含む複合化材料との鋳造複合体であって、チタン又はチタン合金の一部又は全部が鋳造材からなり、チタン又はチタン合金と複合化材料との接合界面に、剥離等の欠陥がなく、反応抑制層を有する鋳造複合材料、その製造方法及び用途に関するものである。本発明の複合材料は、例えば、人工関節、人工歯根、インレー、及び歯冠等の生体に埋設されるインプラント、航空機等の構造材料として使用することが可能であり、また、医療現場等において、個々の顧客や患者等の使用、用途に合わせたテーラーメイド医療等を実現することを可能とする新しいチタン/セラミックス複合材料を提供するものである。 The present invention relates to a composite material in which titanium, a titanium alloy, and ceramics such as apatite are cast to suppress a reaction layer at a joint interface, and to a composite material, and a manufacturing method thereof, and more particularly, titanium or a titanium alloy. And a composite material including ceramics, and a part or all of titanium or a titanium alloy is made of a cast material, and a defect such as delamination is present at the joint interface between the titanium or titanium alloy and the composite material. The present invention relates to a cast composite material having a reaction suppressing layer, a method for producing the same, and an application. The composite material of the present invention can be used as a structural material such as an artificial joint, an artificial tooth root, an inlay, and an implant embedded in a living body such as a crown, an aircraft, etc. The present invention provides a new titanium / ceramic composite material that enables tailor-made medical treatment tailored to the use and use of individual customers and patients.
チタン及びチタン合金は、比強度が高く、耐食性に優れ、生体適合性を有することから、航空機等の構造材料や医用材料等に用いられている。医用材料については、高齢化社会を迎え、骨代替材料、インプラントの必要性が高まっている。また、骨代替材料は、高齢者に限らず、例えば、事故等により、骨欠損を生じた子供や成人にも必要とされている。そのため、個々に必要な形状等や求められる性能も多様化し、個人にあわせた材料設計(テーラーメイド)を行うことが望ましく、より高性能なインプラントが求められている。 Titanium and titanium alloys have high specific strength, excellent corrosion resistance, and biocompatibility, and are therefore used for structural materials such as aircraft and medical materials. With regard to medical materials, the need for bone substitute materials and implants is increasing with the aging society. In addition, bone substitute materials are required not only for elderly people but also for children and adults who have bone defects due to, for example, an accident. For this reason, it is desirable to diversify the required shape and the required performance for each individual, and to design a material (tailor made) tailored to the individual, and a higher performance implant is required.
骨代替材料として、主に利用されているのは、セラミックスとチタンである。ハイドロキシアパタイトや三リン酸カルシウム(TCP)等のセラミックスは、骨と化学的に結合し、強度に優れるが、もろい性質を持つため、大きい荷重のかかるステム部分等に用いるのは困難である。チタンやチタン合金は、セラミックスほど硬くないが、靱性に富むため、整形外科や歯科の分野等で、人工骨、ステム、歯冠、ブリッジ及び人工歯根等に実用化されている。これらの製品は、鋳造で作製されることがあり、テーラーメイドとして、患者や患部にあわせたチタン部品を作製するために効果的な手法となっている。チタンは生体骨と化学的に接合しないため、チタンとセラミックスを接合して複合化した複合材料は、より高性能なインプラントとなると考えられる。 Ceramics and titanium are mainly used as bone substitute materials. Ceramics such as hydroxyapatite and calcium triphosphate (TCP) are chemically bonded to bone and excellent in strength, but have brittle properties, so that it is difficult to use them for stem portions that are heavily loaded. Titanium and titanium alloys are not as hard as ceramics, but have high toughness, and thus have been put to practical use in artificial bones, stems, crowns, bridges, artificial roots and the like in the fields of orthopedics and dentistry. These products are sometimes manufactured by casting, and are tailor-made, and are effective techniques for manufacturing titanium parts tailored to patients and affected areas. Titanium does not chemically bond to living bones, so a composite material obtained by combining titanium and ceramics is considered to be a higher performance implant.
セラミックスと、チタンやチタン合金を複合化する際に、チタンの持つ鋳造成形性を利用できれば、成形しやすくなる。一般に、チタンは難加工材料として知られているが、鋳造法を用いれば形状成形が容易となる。実際に、チタンの鋳造機は、歯科医療の分野で普及しており、これらの鋳造機を用いてセラミックスとチタンやチタン合金を接合、複合化し得る技術があれば、医療現場での形状の自由度も上がるため、テーラーメイドの手法としても有用である。しかしながら、チタンの融点は1650℃と高く、セラミックスにチタン溶湯を注ぐとこれらが大きく反応してしまい、大きい反応層が出来たり、ガスが発生して空洞化する等して、セラミックスとチタンが分離してしまうという問題があった。 When combining ceramics with titanium or a titanium alloy, if the cast formability of titanium can be used, molding becomes easier. In general, titanium is known as a difficult-to-process material, but if a casting method is used, shape forming becomes easy. In fact, titanium casting machines are widespread in the field of dentistry, and if there is technology that can join and combine ceramics and titanium or titanium alloys using these casting machines, the shape can be freely set in the medical field. It is also useful as a tailor-made method because it increases the degree. However, the melting point of titanium is as high as 1650 ° C, and when molten titanium is poured into ceramics, they react greatly, and a large reaction layer is formed, or gas is generated to form cavities, so that the ceramic and titanium are separated. There was a problem of doing.
従来技術としては、例えば、人工股関節の製造に際して、湿式合成した燐酸カルシウム粉末を、高温度で仮焼した後、湿式ボ−ルミルで粉砕し、バインダ−を添加してスラリ−中に分散し、それをスプレ−ドライしてなる粉末を造粒した後に焼成することにより、丸みのある燐酸三カルシウム粗粉末を得て、次に、この粗粉末を加熱し、人工関節と同一形状の蝋型の表面に振りかけた後、蝋型の表面に付着した粗粉末を押し付けて、粗粉末が一部突出露出した複合蝋型を作製し、この複合蝋型を用いて鋳造鋳型を作った後、これにTi合金を鋳込んで、燐酸三カルシウム粗粉末が埋め込まれたTi合金製人工股関節を得る方法が提案されている(特許文献1参照)。しかし、この種の方法では、複合材料の形態として、セラミックスがチタン表面から突出する状態を作り出し得ることを示しているが、高い温度の溶融チタンとセラミックスの反応を抑える方法を何ら規定していないため、上述の問題を解決し得ない。 As a conventional technique, for example, in the production of an artificial hip joint, a wet-synthesized calcium phosphate powder is calcined at a high temperature, then pulverized with a wet ball mill, added with a binder, and dispersed in a slurry. The powder obtained by spray-drying it is granulated and then fired to obtain a round tricalcium phosphate coarse powder. The coarse powder is then heated to form a wax mold having the same shape as the artificial joint. After sprinkling on the surface, the coarse powder adhering to the surface of the wax mold is pressed to produce a composite wax mold in which the coarse powder is partly exposed and a casting mold is made using this composite wax mold. There has been proposed a method of obtaining a Ti alloy artificial hip joint in which a Ti alloy is cast and a tricalcium phosphate coarse powder is embedded (see Patent Document 1). However, this type of method shows that ceramics can create a state of protruding from the titanium surface as a composite material form, but does not define any method for suppressing the reaction between high temperature molten titanium and ceramics. Therefore, the above problem cannot be solved.
更に、歯科鋳造においては、型とTi合金との反応層は一般に硬化層として知られており、鋳造後に除去しなければならない(非特許文献1)。この硬化層を少なくすることは、チタン鋳造品の表面切削作業を軽減することや、形状再現性等の品質向上の観点からも重要であり、従来、チタンとセラミックスの反応を抑えて、鋳造法により、接合、複合化する技術及びその複合材料が強く望まれていた。なお、鋳造法では、鋳造先の型内に金属を置く、或いは、金属との複合体を作製することで、同一成形体内で性質や組織を制御することも可能であり、より多様な要望に応え得るが、この場合も、必要以上に大きな反応層が生じれば複合体の性質が変化してしまうため、界面の反応層の制御は重要である。また、鋳型の一部或いは全部にセラミックスや金属を用いて、チタン又はチタン合金を鋳造した後、鋳型を除去してチタン成形体を得る場合も、ニアネットシェイプやチタン成形体の性質の安定性、及び後加工の手間等の観点からも、チタン成形体における反応層の軽減は重要である。 Furthermore, in dental casting, a reaction layer between a mold and a Ti alloy is generally known as a hardened layer and must be removed after casting (Non-patent Document 1). Reducing this hardened layer is also important from the viewpoint of reducing the surface cutting work of titanium castings and improving quality such as shape reproducibility. Therefore, there has been a strong demand for a technique for joining and compounding and a composite material thereof. In the casting method, it is possible to control the properties and structure in the same molded body by placing metal in the casting mold or by producing a composite with metal. In this case as well, control of the reaction layer at the interface is important because the properties of the composite will change if a reaction layer larger than necessary is generated. Also, when casting titanium or titanium alloy using ceramics or metal for part or all of the mold and then removing the mold to obtain a titanium compact, the stability of the properties of the near net shape or titanium compact Also, from the viewpoint of labor for post-processing, etc., it is important to reduce the reaction layer in the titanium molded body.
更に、現場での自由度が高く、テーラーメイドとして用いられている方法として、チタンのレーザー溶接法が提案されている(非特許文献2)。この種の方法は、例えば、チタンの細線をレーザー加熱により溶解しながら、チタン製歯冠のブリッジを作製する場合等に用いられているが、専用のレーザー装置が別途必要である。通常、この種の方法は、レーザーをより狭い範囲に集中してチタンを溶解し、加工するため、成形体全体を加工する等の広い範囲の形状作製には向いていない。また、レーザー加熱により材料が高温となるため、この点では鋳造と同じであり、上述の問題が生じてしまう。また、この方法は、レーザー接合のための技術も必要となり、且つ、接合することが出来る材料に限られる等の問題を有している。 Furthermore, a titanium laser welding method has been proposed as a method that has a high degree of freedom in the field and is used as tailor-made (Non-Patent Document 2). This type of method is used, for example, in the case of producing a titanium crown bridge while dissolving a thin titanium wire by laser heating, but a dedicated laser device is required separately. Usually, this type of method is not suitable for manufacturing a wide range of shapes such as processing the entire molded body because the laser is concentrated in a narrower range to dissolve and process titanium. Further, since the material is heated to a high temperature by laser heating, this is the same as casting, and the above-described problem occurs. This method also requires a technique for laser bonding, and has problems such as being limited to materials that can be bonded.
このような状況の中で、本発明者は、チタンやセラミックスの研究を長年続ける中で、上記従来技術における諸問題を確実に解消することが出来る、新しいチタンの複合材料及びその製造方法等を開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、チタン鋳造法を利用し、鋳込み先の型や材料を冷却した後、チタンを鋳造することにより、従来の問題点を解決することが出来ること見いだし、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、セラミックスとチタン又チタン合金の接合界面における反応を抑えた複合材料を製造し、提供することを目的とするものである。また、本発明は、高強度で、高耐食性で、生体適合性を有する複合材料を提供することを目的とするものである。また、本発明は、セラミックスとチタンの複合材料からなる、高性能なインプラント等の生体適合性を有する医用材料、航空機等の構造材料を提供することを目的とするものである。また、本発明は、形状付与が作製と同時に出来ることを利用して、例えば、医療現場において、鋳込み先の材料を選別することにより、多彩な複合材料を作製し、個々の患者や用途に合せた材料設計(テーラーメイド)を行うことを可能とする医用材料を提供することを目的とするものである。 Under such circumstances, the present inventor has developed a new titanium composite material, a method for producing the same, and the like that can surely solve the problems in the prior art while continuing research on titanium and ceramics for many years. As a result of intensive research with the goal of developing, we found that the conventional problems can be solved by casting titanium after using the titanium casting method to cool the casting mold and material. The present invention has been completed. That is, an object of the present invention is to produce and provide a composite material that suppresses a reaction at a bonding interface between ceramics and titanium or a titanium alloy. Another object of the present invention is to provide a composite material having high strength, high corrosion resistance, and biocompatibility. Another object of the present invention is to provide biomaterials such as high-performance implants made of a composite material of ceramics and titanium, and structural materials such as aircraft. In addition, the present invention makes use of the fact that shape formation can be performed at the same time as production. For example, in medical practice, by selecting the material of the casting destination, various composite materials can be produced and adapted to individual patients and applications. It is an object of the present invention to provide a medical material that can be designed (tailor-made).
上記課題を解決するための本発明は、チタン又はチタン合金と複合化材料との鋳造複合体であって、チタン又はチタン合金の一部又は全部が鋳造材からなり、チタン又はチタン合金と複合化材料との接合界面に、欠陥がなく、該接合界面におけるチタン又はチタン合金からなる部分が、チタン又はチタン合金と複合化材料との間の反応を抑制する層として作用することを特徴とする鋳造複合材料、である。本鋳造複合材料は、(1)複合化材料が、セラミックス、金属、セラミックスと金属の複合体、又は有機物を含んだセラミックス及び/又は金属であること、(2)セラミックスが、リン酸カルシウム、酸化物、窒化物、炭化物、又は炭酸化合物であること、(3)リン酸カルシウムが、TCP、又はハイドロキシアパタイトであること、(4)複合化材料が、多孔質体であること、を好ましい態様としている。また、本発明は、上記の鋳造複合材料からなることを特徴とする生体適合部材、である。本発明は、上記鋳造複合材料の全部又は一部からなる、医療現場で加工可能なテーラーメイド用材料であること、を好ましい態様としている。また、本発明は、上記の鋳造複合材料からなり、高耐食性を有することを特徴とする構造部材、である。
上記接合界面は、溶融チタン又はチタン合金を鋳込んで複合体を作製した際に、界面に温度が50℃付近の熱伝導率が低いチタン又はチタン合金が生成し、該チタン又はチタン合金がバリア層になり、両者間の反応を抑制する接合界面の部分として形成されたものであり、別の物質による層が存在するものではない。
The present invention for solving the above problems is a cast composite of titanium or a titanium alloy and a composite material, wherein a part or all of titanium or the titanium alloy is made of a cast material, and is composited with titanium or a titanium alloy. Casting characterized in that there is no defect at the bonding interface with the material, and the portion made of titanium or titanium alloy at the bonding interface acts as a layer that suppresses the reaction between titanium or titanium alloy and the composite material Composite material. The present cast composite material is: (1) the composite material is ceramics, metal, ceramic-metal composite, or ceramics and / or metal containing organic matter; (2) the ceramic is calcium phosphate, oxide, It is a preferred embodiment that it is a nitride, a carbide, or a carbonate compound, (3) that calcium phosphate is TCP or hydroxyapatite, and (4) that the composite material is a porous body. Moreover, this invention is a biocompatible member characterized by consisting of said cast composite material. In a preferred embodiment, the present invention is a tailor-made material that can be processed in the medical field, and is made of all or part of the above-described cast composite material. Moreover, this invention consists of said cast composite material, It is a structural member characterized by having high corrosion resistance.
When the composite interface is produced by casting molten titanium or a titanium alloy, titanium or a titanium alloy having a low thermal conductivity of about 50 ° C. is generated at the interface, and the titanium or titanium alloy serves as a barrier. It is formed as a part of the bonding interface that becomes a layer and suppresses the reaction between the two, and there is no layer of another substance.
また、本発明は、チタン又はチタン合金と複合化材料との鋳造複合体の製造方法において、複合化材料及び/又は鋳型を冷却した後、溶融チタン又はチタン合金を鋳込むことにより、チタン又はチタン合金と複合化材料との鋳造複合材料を製造する際に、チタン又はチタン合金から構成される、チタン又はチタン合金と複合化材料との間の反応を抑制する層として作用する接合界面の部分を形成することを特徴とする鋳造複合材料の製造方法、である。本方法は、(1)複合化材料及び/又は鋳型を、少なくとも0℃以下に冷却して、接合界面での反応を抑制すること、(2)複合化材料が、セラミックス、金属、セラミックスと金属の複合体、又は有機物を含んだセラミックス及び/又は金属であること、(3)セラミックスが、リン酸カルシウム、酸化物、窒化物、炭化物、又は炭酸化合物であること、(4)リン酸カルシウムが、TPC、又はハイドロキシアパタイトであること、(5)鋳型が、セラミックス、金属、又はセラミックスと金属の複合体からなること、(6)セラミックス、金属、有機物、又はそれらを組み合わせたものを、複合化材料として鋳型内に又は鋳型の一部として配置し、チタン又はチタン合金を鋳込むことにより、チタン又はチタン合金と複合化材料との鋳造複合材料を作製すること、(7)上記鋳造複合材料を医療現場において作製すること、を好ましい態様としている。 The present invention also relates to a method for producing a cast composite of titanium or a titanium alloy and a composite material, wherein the composite material and / or the mold is cooled, and then molten titanium or a titanium alloy is cast to obtain titanium or titanium. When manufacturing a cast composite material of an alloy and a composite material, a portion of the joint interface that acts as a layer that suppresses a reaction between titanium or the titanium alloy and the composite material, which is made of titanium or a titanium alloy, A method for producing a cast composite material, characterized in that it is formed. The method includes (1) cooling the composite material and / or mold to at least 0 ° C. to suppress reaction at the bonding interface, and (2) the composite material is ceramic, metal, ceramic and metal (3) Ceramics are calcium phosphate, oxide, nitride, carbide, or carbonate compound, (4) Calcium phosphate is TPC, or Being hydroxyapatite, (5) The mold is made of ceramics, metal, or a composite of ceramics and metal, and (6) Ceramics, metal, organic substance, or a combination of them is used as a composite material in the mold. Or as part of the mold and cast titanium or titanium alloy and composite material by casting titanium or titanium alloy Making a composite material, and the preferred embodiments and be produced in the medical field (7) the cast composite material.
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明の鋳造複合材料は、チタン又はチタン合金と複合化材料との鋳造複合体において、チタン又はチタン合金の一部又は全部が鋳造材からなり、チタン又はチタン合金と複合化材料との接合界面に、欠陥がなく、反応抑制層を有することを特徴とするものである。本発明において、「鋳造」とは、金属を一旦溶融又は半溶融した後、冷却することによって、所定の形状に成形することであり、例えば、鋳型での鋳造は、レーザー加熱による溶接等を含むものである。また、「反応抑制層」とは、セラミックスと溶融チタン又はチタン合金が接触する界面における、両者間の反応が抑制された反応層であり、例えば、セラミックスの酸素、窒素、炭素や金属元素等と、溶融チタンが反応して、酸化物、窒化物、炭化物等の化合物や蒸気圧の高いガス成分等が生成する反応が押さえられた接合界面層を意味する。
Next, the present invention will be described in more detail.
The cast composite material of the present invention is a cast composite of titanium or a titanium alloy and a composite material. In the cast composite of titanium or a titanium alloy, a part or all of titanium or the titanium alloy is made of a cast material. In addition, there is no defect and it has a reaction suppression layer. In the present invention, “casting” means to form a predetermined shape by once melting or semi-melting a metal and then cooling it. For example, casting in a mold includes welding by laser heating and the like. It is a waste. In addition, the “reaction suppression layer” is a reaction layer in which the reaction between the ceramic and molten titanium or titanium alloy is suppressed, and for example, oxygen, nitrogen, carbon, metal elements, etc. of the ceramic In addition, it means a bonded interface layer in which a reaction in which molten titanium reacts to generate a compound such as an oxide, nitride, carbide, or a gas component having a high vapor pressure is suppressed.
本発明で使用する、チタン又はチタン合金としては、例えば、純チタンJIS1〜4種、Ti−Al−V合金等が例示され、その組成としては、例えば、Ti、Nb、Ta、W、Zr、P、Au、Ca、Ag、Pt、Al、V、Si、B、N、C、Pd、Y、Hf、Ir、Mo、Fe、Mg、Na、K、Co、Crの一種或いは二種以上の元素からなる材料が例示され、特に、純チタンが好適であるが、これらに制限されるものではない。 Examples of titanium or titanium alloy used in the present invention include pure titanium JIS 1-4 types, Ti-Al-V alloys, etc., and examples of the composition thereof include Ti, Nb, Ta, W, Zr, One or more of P, Au, Ca, Ag, Pt, Al, V, Si, B, N, C, Pd, Y, Hf, Ir, Mo, Fe, Mg, Na, K, Co, Cr Examples include materials made of elements, and in particular, pure titanium is suitable, but is not limited thereto.
本発明では、複合化材料として、セラミックス、金属、セラミックスと金属の複合体、又は有機物を含んだセラミックス及び/又は金属が使用される。それらのうち、セラミックスとしては、例えば、Nb、Ta、W、Zr、P、Au、Ca、Ag、Pt、Al、V、Si、B、N、C、Pd、Y、Hf、Ir、Mo、Fe、Mg、Na、K、Co、Crの一種或いは二種以上の酸化物、窒化物、炭化物等が例示される。具体的には、例えば、TCP、ハイドロキシアパタイト等のリン酸カルシウムや、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の酸化物や、窒化チタン、窒化アルミニウム等の窒化物、炭化チタン、炭化アルミニウム等の炭化物、炭酸アパタイトや炭酸カルシウム等の炭酸化合物等が例示されるが、人工関節、人工歯根、人工骨等の生体適合性のある医用材料としては、特に、TCP、ハイドロキシアパタイト等が好適であり、歯冠製造の用途には、例えば、石膏やリン酸塩系埋没材等が好適である。 In the present invention, ceramic, metal, a composite of ceramic and metal, or ceramic and / or metal containing an organic substance is used as the composite material. Among them, as ceramics, for example, Nb, Ta, W, Zr, P, Au, Ca, Ag, Pt, Al, V, Si, B, N, C, Pd, Y, Hf, Ir, Mo, Examples include one, two or more oxides, nitrides, carbides, etc. of Fe, Mg, Na, K, Co, Cr. Specifically, for example, calcium phosphates such as TCP and hydroxyapatite, oxides such as aluminum oxide, titanium oxide, and magnesium oxide, nitrides such as titanium nitride and aluminum nitride, carbides such as titanium carbide and aluminum carbide, and carbonic acid Carbonate compounds such as apatite and calcium carbonate are exemplified, but as a biocompatible medical material such as an artificial joint, an artificial tooth root, and an artificial bone, TCP, hydroxyapatite and the like are particularly preferable, and a crown is manufactured. For example, gypsum and phosphate-based investment materials are suitable.
また、金属としては、例えば、Ti、Nb、Ta、W、Zr、P、Au、Ca、Ag、Pt、Al、V、Si、B、N、C、Pd、Y、Hf、Ir、Mo、Fe、Mg、Na、K、Co、Crの一種或いは二種以上の材料が例示される。更に、有機物としては、例えば、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、テフロン(登録商標)、シリコーン、ポーセレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニール、ポリウレタン、コラーゲン、ポリアミド等が例示される。 Examples of the metal include Ti, Nb, Ta, W, Zr, P, Au, Ca, Ag, Pt, Al, V, Si, B, N, C, Pd, Y, Hf, Ir, Mo, Examples of the material include one or more of Fe, Mg, Na, K, Co, and Cr. Furthermore, examples of organic substances include polylactic acid, polyvinyl alcohol, Teflon (registered trademark), silicone, porcelain, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyethylene, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, polyurethane, collagen, polyamide, and the like. Is exemplified.
本発明では、これらの複合化材料を、多孔質体とすることにより、チタンとの接合性の改善、作製した複合体の軽量化等を行うことができる。また、本発明の鋳造複合材料は、上記複合化材料を、鋳型内に設置するか、又は鋳型の一部として構成させた後、複合化材料及び/又は鋳型を冷却し、チタンの溶融物を鋳込み、鋳造することにより作製される。このような、金属、セラミックス、有機物等との複合材料を作製することにより、複合材料としての特性を改善し、より有用な用途を開発することが可能となる。 In the present invention, by making these composite materials porous, it is possible to improve the bondability with titanium, reduce the weight of the prepared composite, and the like. In the cast composite material of the present invention, the composite material is placed in a mold or configured as a part of the mold, and then the composite material and / or the mold is cooled to obtain a titanium melt. It is produced by casting and casting. By producing such a composite material with metal, ceramics, organic matter, etc., it is possible to improve the properties as a composite material and develop more useful applications.
本発明では、例えば、0℃以下に冷却されたセラミックスが配設された鋳型に、1650〜1900℃の溶融チタンを注入すると、セラミックスと溶融チタンが接触した部分で強力な接合力が発生する。溶融チタンが冷却した後、この界面では、両者間の反応が少なく、剥離等の欠陥がなく、両者は強固に接合している。セラミックスとチタンを接合する場合には、セラミックスの接合部分のみを冷却することで十分であるが、実際には、作製する複合材料の大きさ、セラミックス及びチタンの使用量、温度、鋳型の熱容量等を考慮して、冷却箇所、範囲、温度等が決定される。鋳造温度は、通常、1650〜1900℃の範囲が好適である。 In the present invention, for example, when molten titanium at 1650 to 1900 ° C. is poured into a mold in which ceramics cooled to 0 ° C. or less are disposed, a strong bonding force is generated at the portion where the ceramic and molten titanium are in contact. After the molten titanium cools, there is little reaction between the two at this interface, there is no defect such as peeling, and the two are firmly bonded. When joining ceramics and titanium, it is sufficient to cool only the ceramic joint, but in practice the size of the composite material to be produced, the amount of ceramics and titanium used, the temperature, the heat capacity of the mold, etc. Considering the above, the cooling location, range, temperature, etc. are determined. The casting temperature is usually preferably in the range of 1650 to 1900 ° C.
セラミックスを冷却する温度は、少なくとも0℃以下、好適には−50〜−250℃である。セラミックスを冷却する手段としては、特に限定されないが、例えば、液体窒素、液体ヘリウム、有機溶媒、ドライアイス、冷却ガス、又は氷等が例示され、液体、気体、固体による冷却が可能である。こうした冷却手段は、セラミックスを冷却する温度に応じて適宜選択して使用される。 The temperature for cooling the ceramic is at least 0 ° C. or less, preferably −50 to −250 ° C. The means for cooling the ceramics is not particularly limited, and examples thereof include liquid nitrogen, liquid helium, organic solvent, dry ice, cooling gas, or ice, and cooling with liquid, gas, or solid is possible. Such a cooling means is appropriately selected and used according to the temperature at which the ceramic is cooled.
本発明の複合材料は、例えば、人工関節の場合、X線CT等の形状測定法にて移植部位の形状を決定し、ラピットプロトタイプ等の手法を用いて型を移植しやすい形状に加工した後、必要部位にあたる型の内面に、α―TCP等のセラミックスを設置し、型全体を液体窒素につけて冷却した後、溶融チタンを鋳込み、鋳造する。ここで、チタン合金の構成成分としては、例えば、TiとNb、Ta、W、Zr、P、Au、Ca、Ag、Pt、Al、V、Si、B、N、C、Pd、Y、Hf、Ir、Mo、Fe、Mg、Na、K等が例示されるが、特に、これらに限定するものではない。ここで、冷却については、液体窒素以外の冷却方法でも良く、作製される品の形状等に影響を与えない範囲で冷却温度は低いほど良い。更に、鋳造中や鋳造後にも冷却して良い。必要であれば、あらかじめ、セラミックス、金属、有機物等、或いはそれらを組み合わせたものを型内又は型の一部として配置し、鋳造する。本発明では、必要であれば、鋳造後に、複合材料の一部や、複合された型や材料の一部又は全部を削除する。ただし、鋳造チタンと接する部分に、より分解温度の高い材料を配置することが望ましい。更に、必要であれば、鋳込み先の材料とチタン又はチタン合金との密着性を高めるために、鋳込み先材料の表面の組成及び構造の傾斜等の表面処理をしておくことが望ましい。 For example, in the case of an artificial joint, the composite material of the present invention, after determining the shape of the transplant site by a shape measurement method such as X-ray CT, and after processing the mold into a shape that can be easily transplanted using a technique such as a rapid prototype Then, ceramic such as α-TCP is placed on the inner surface of the mold corresponding to the necessary part, and the entire mold is cooled with liquid nitrogen, and then molten titanium is cast and cast. Here, as a component of the titanium alloy, for example, Ti, Nb, Ta, W, Zr, P, Au, Ca, Ag, Pt, Al, V, Si, B, N, C, Pd, Y, Hf , Ir, Mo, Fe, Mg, Na, K and the like are exemplified, but not particularly limited thereto. Here, the cooling may be performed by a cooling method other than liquid nitrogen, and the cooling temperature is preferably as low as possible without affecting the shape of the manufactured product. Further, cooling may be performed during or after casting. If necessary, ceramics, metal, organic matter, etc., or a combination thereof is placed in the mold or as a part of the mold and cast in advance. In the present invention, if necessary, after casting, a part of the composite material, or a part or all of the composite mold or material is deleted. However, it is desirable to dispose a material having a higher decomposition temperature in the portion in contact with the cast titanium. Furthermore, if necessary, in order to improve the adhesion between the casting material and titanium or a titanium alloy, it is desirable to carry out a surface treatment such as the composition of the surface of the casting material and the inclination of the structure.
また、本発明の複合材料は、例えば、人工歯根の場合、X線CT等の形状測定法にて移植部位の形状を決定し、ラピットプロトタイプ等の手法を用いて型を移植しやすい形状に加工した後、必要部位にあたる型内面に、α―TCP等のセラミックスを設置し、上部構造を取り付けるためのチタン金属製の雌ねじを型中央に配置し、型全体を液体窒素に漬けて冷却した後、チタンを鋳込み、鋳造する。 In addition, the composite material of the present invention, for example, in the case of an artificial tooth root, determines the shape of the transplant site by a shape measurement method such as X-ray CT, and uses a technique such as rapid prototype to process the mold into a shape that is easy to transplant After installing ceramics such as α-TCP on the inner surface of the mold corresponding to the required part, placing a titanium metal female screw for attaching the upper structure in the center of the mold, cooling the whole mold in liquid nitrogen, Cast titanium and cast.
ここで、チタン合金の構成成分は、例えば、Ti、Nb、Ta、W、Zr、P、Au、Ca、Ag、Pt、Al、V、Si、B、N、C、Pd、Y、Hf、Ir、Mo、Fe、Mg、Na、K等であるが、これらに限定するものではない。冷却については、液体窒素以外の冷却方法でも良く、作製される品の形状等に影響を与えない範囲で冷却温度は低いほど良い。更に、鋳造中や鋳造後にも冷却して良い。この際、必要であれば、あらかじめ、セラミックス、金属、有機物等、或いはそれらを組み合わせたものを型内或いは型の一部として配置し、鋳造する。また、必要であれば、鋳造後に複合材料の一部や、複合化された型や材料の一部又は全部を削除する。ただし、鋳造チタンと接する部分により分解温度の高い材料を配置することが望ましい。更に、必要であれば、鋳込み先の材料とチタン又はチタン合金との密着性を高めるために、鋳込み先材料の表面の組成及び構造の傾斜化等の表面処理をしておくことが望ましい。 Here, the constituent components of the titanium alloy include, for example, Ti, Nb, Ta, W, Zr, P, Au, Ca, Ag, Pt, Al, V, Si, B, N, C, Pd, Y, Hf, Ir, Mo, Fe, Mg, Na, K, etc., but are not limited thereto. As for cooling, a cooling method other than liquid nitrogen may be used, and the lower the cooling temperature is, the better it is within a range that does not affect the shape of the manufactured product. Further, cooling may be performed during or after casting. At this time, if necessary, ceramics, metal, organic matter, etc., or a combination thereof is placed in the mold or as a part of the mold and casted in advance. Further, if necessary, a part of the composite material or a part or all of the composite mold or material is deleted after casting. However, it is desirable to dispose a material having a high decomposition temperature in a portion in contact with cast titanium. Further, if necessary, it is desirable to perform surface treatment such as the composition of the surface of the casting material and the inclination of the structure in order to improve the adhesion between the casting material and titanium or a titanium alloy.
また、本発明の複合材料は、例えば、インレーや歯冠等の場合、印象材にて移植部位の形状を測定、決定し、型或いは消失模型を移植しやすい形状に加工した後、型全体を液体窒素に漬けて冷却し、チタンを鋳造する。その後、型材を除去した後、適用部位にあわせた微調整を行う。ここで、チタン合金の構成成分は、例えば、Ti、Nb、Ta、W、Zr、P、Au、Ca、Ag、Pt、Al、V、Si、B、N、C、Pd、Y、Hf、Ir、Mo、Fe、Mg、Na、K等であるが、これらに、限定するものではない。冷却については、液体窒素以外の冷却方法でも良く、作製される品の形状等に影響を与えない範囲で冷却温度は低いほど良い。更に、鋳造中や鋳造後にも冷却して良い。この際、必要であれば、あらかじめ、セラミックス、金属、有機物等、或いはそれらを組み合わせたものを型内或いは型の一部として配置し、鋳造する。ただし、鋳造チタンと接する部分により分解温度の高い材料を配置することが望ましい。更に、必要であれば、鋳込み先の材料とチタン又はチタン合金との密着性を高めるために、鋳込み先材料の表面の組成及び構造の傾斜化等の表面処理をしておくことが望ましい。 In addition, the composite material of the present invention, for example, in the case of an inlay, a crown, or the like, measures and determines the shape of the transplant site with an impression material, and after processing the mold or the disappearance model into a shape that can be easily transplanted, Immerse in liquid nitrogen and cool to cast titanium. Then, after removing the mold material, fine adjustment according to the application site is performed. Here, the constituent components of the titanium alloy include, for example, Ti, Nb, Ta, W, Zr, P, Au, Ca, Ag, Pt, Al, V, Si, B, N, C, Pd, Y, Hf, Ir, Mo, Fe, Mg, Na, K and the like are not limited thereto. As for cooling, a cooling method other than liquid nitrogen may be used, and the lower the cooling temperature is, the better it is within a range that does not affect the shape of the manufactured product. Further, cooling may be performed during or after casting. At this time, if necessary, ceramics, metal, organic matter, etc., or a combination thereof is placed in the mold or as a part of the mold and casted in advance. However, it is desirable to dispose a material having a high decomposition temperature in a portion in contact with cast titanium. Further, if necessary, it is desirable to perform surface treatment such as the composition of the surface of the casting material and the inclination of the structure in order to improve the adhesion between the casting material and titanium or a titanium alloy.
このように、本発明では、必要に応じて、鋳造後に複合材料の一部や、複合化された型や材料の一部又は全部を削除して、目的の複合材料を作製することが可能である。ただし、鋳造チタンと接する部分に、より分解温度の高い材料を配置することが望ましい。更に、必要であれば、鋳込み先の材料とチタン又はチタン合金との密着性を高めるために、例えば、最表面はTiが多く、内部に行くに従ってCaやPを多くすること等の鋳込み先材料の表面の組成を傾斜化するか、又は空隙率を徐々に変化させる等の構造の傾斜化をする等の表面処理をしておくことが望ましい。 Thus, in the present invention, if necessary, it is possible to delete a part of the composite material after casting, or a part or the whole of the composite mold or material to produce the target composite material. is there. However, it is desirable to dispose a material having a higher decomposition temperature in the portion in contact with the cast titanium. Furthermore, if necessary, in order to improve the adhesion between the material of the casting destination and titanium or a titanium alloy, for example, the casting surface material such as the outermost surface having a lot of Ti and increasing the amount of Ca or P as it goes inside. It is desirable to perform a surface treatment such as inclining the composition of the surface of the surface, or inclining the structure such as gradually changing the porosity.
本発明は、セラミックス及び/又は鋳型を冷却して、溶融チタンを鋳込んで複合体を作製することにより、それらの界面における反応を抑制することを可能とするものである。金属の熱伝導率に関しては、アルミニウムやステンレス等の通常の金属の場合は、低温になるほど熱伝導率は低下し、逆に温度を上げれば上げるほど熱が伝わりやすくなり、より反応しやすい状況に推移して行き、加熱により反応が促進されやすい状況になる。しかし、チタンの場合は、高温から室温付近までの範囲では、50℃付近で最も熱伝導率が低く、更に低温になると熱伝導率が上昇し、約−200℃付近までは熱伝導率は上昇し、この温度以下では、また、熱伝導率が低下する。本発明のチタン複合材料では、複合化させる材料を冷却することによって、界面の50℃付近のチタンがバリア層になり、共に熱伝導の良い低温部分と高温部分の熱を相殺する状況になり、高温部分の熱が低温部分に伝わりにくくなる。そのため、チタンの上述の性質から、セラミックスとチタンの反応を抑えて、複合体を作製することが可能となる。図1に、複合界面における温度分布の概念図を示す。 The present invention makes it possible to cool a ceramic and / or a mold and cast molten titanium to produce a composite, thereby suppressing reaction at the interface between them. Regarding the thermal conductivity of metals, in the case of ordinary metals such as aluminum and stainless steel, the thermal conductivity decreases as the temperature decreases, and conversely, the higher the temperature, the easier the heat is transmitted and the more reactive it is. It becomes a situation where the reaction tends to be accelerated by heating. However, in the case of titanium, in the range from high temperature to near room temperature, the thermal conductivity is the lowest at around 50 ° C., the thermal conductivity increases at lower temperatures, and the thermal conductivity increases up to about −200 ° C. However, below this temperature, the thermal conductivity also decreases. In the titanium composite material of the present invention, by cooling the material to be combined, titanium near 50 ° C. of the interface becomes a barrier layer, and both are in a state of canceling out the heat of the low temperature portion and the high temperature portion with good thermal conductivity, The heat in the high temperature part is not easily transmitted to the low temperature part. Therefore, from the above-described properties of titanium, it is possible to suppress the reaction between ceramics and titanium and produce a composite. In FIG. 1, the conceptual diagram of the temperature distribution in a composite interface is shown.
通常、セラミックスとチタンの複合材料を作製する際に、セラミックスに溶融チタンを注ぐと、セラミックスとチタンとが大きく反応して、大きな反応層又は硬化層が出来たり、ガスが発生して空洞化することや、剥離すること等による欠陥が、両者の界面に発生する。この反応は、セラミックスの酸素、窒素、炭素や金属元素等と、溶融チタンが反応して、酸化物、窒化物、炭化物等の化合物や蒸気圧の高いガス成分等が生成することによる。このような、セラミックスとチタン溶湯との反応は、例えば、セラミックスとチタンとの接触面における、熱伝導による昇温が一因と考えられる。本発明では、熱伝導によるセラミックスの昇温を制御することにより、接触界面でのセラミックスの反応性を低下させることを可能とするものであり、セラミックスを少なくとも0℃以下に冷却することにより、接合した界面でのセラミックスとチタンとの反応が抑制された反応抑制層を有する鋳造複合材料を作製し、提供することを可能とするものである。 Normally, when producing a composite material of ceramics and titanium, if molten titanium is poured into the ceramics, the ceramics and titanium react significantly to form a large reaction layer or hardened layer, or gas is generated and hollowed out. And defects due to peeling and the like occur at the interface between the two. This reaction is due to the reaction of oxygen, nitrogen, carbon, metal elements and the like of the ceramic with molten titanium to produce compounds such as oxides, nitrides and carbides, and gas components having a high vapor pressure. Such a reaction between the ceramic and the molten titanium is considered to be caused by, for example, a temperature rise due to heat conduction at the contact surface between the ceramic and titanium. In the present invention, it is possible to reduce the reactivity of the ceramics at the contact interface by controlling the temperature rise of the ceramics due to heat conduction. By cooling the ceramics to at least 0 ° C. or less, bonding It is possible to produce and provide a cast composite material having a reaction suppression layer in which the reaction between ceramic and titanium at the interface is suppressed.
本発明は、溶融又は半溶融したチタンとセラミックスの鋳造複合材料、その製造方法及び製品に係るものであり、本発明により、(1)セラミックスとチタンの反応を抑えて、鋳造法により、接合、複合化する技術とその複合体や成形体を提供することが出来る、(2)同種或いは異種のセラミックス、金属及びそれらに有機物を含んだ材料とチタンを複合化した複合材料を提供することが出来る、(3)剥離等の欠陥がなく反応抑制層を有する鋳造複合体を作製し、提供することが出来る、(4)市販の歯科鋳造機等で、セラミックスとチタンの複合材料を製造することが可能であり、歯科技工等に用いれば、硬化層の切削の工程が軽減される、(5)医療現場等にて、個々の顧客や患者等の使用、用途に合せた複合体及び成形体を供給することができるので、それにより、幅広い用途及びテーラーメイドが可能となる、(6)本発明は、通常の鋳造法や溶接法に対応可能であるため、自動化生産システムへの導入も可能である、という格別の効果が奏される。 The present invention relates to a cast composite material of melted or semi-molten titanium and ceramic, a production method thereof and a product. According to the present invention, (1) the reaction between ceramic and titanium is suppressed, It is possible to provide a composite technology and a composite or molded body thereof. (2) It is possible to provide a composite material in which titanium is composited with the same kind or different kind of ceramics, metal, and a material containing an organic substance thereof. (3) It is possible to produce and provide a cast composite having a reaction suppressing layer without defects such as peeling. (4) A ceramic and titanium composite material can be produced with a commercially available dental casting machine or the like. It is possible, and if used for dental technicians, etc., the cutting process of the hardened layer will be reduced. (5) At the medical site, etc. Supply Therefore, it can be used in a wide range of applications and tailor-made. (6) Since the present invention can be applied to ordinary casting methods and welding methods, it can also be introduced into an automated production system. A special effect is produced.
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited at all by the following Examples.
本実施例では、セラミックス焼結体とチタンからなる複合体を作製した。セラミックス粉末(アパタイトα−TCP、和光純薬工業株式会社製)を成形し、1000℃から1300℃の温度で焼結して、直径10mmから20mmのセラミックス円盤を作製した。このセラミックス円盤を鋳型に入れ、その上に、チタン(JIS2種、大同特殊鋼株式会社製)溶融物を、アルゴン(99.9%、日本高圧ガス株式会社製)雰囲気中で鋳込み鋳造した。その際に、セラミックス及び鋳型をあらかじめ液体窒素にて十分に冷却した。 In this example, a composite made of a ceramic sintered body and titanium was produced. Ceramic powder (apatite α-TCP, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was molded and sintered at a temperature of 1000 ° C. to 1300 ° C. to prepare a ceramic disk having a diameter of 10 mm to 20 mm. The ceramic disk was placed in a mold, and a titanium (JIS type 2, manufactured by Daido Steel Co., Ltd.) melt was cast on the mold in an atmosphere of argon (99.9%, manufactured by Nippon High Pressure Gas Co., Ltd.). At that time, the ceramics and the mold were sufficiently cooled in advance with liquid nitrogen.
得られた複合体の外観写真を図2に示す。鋳型から取り出す際にも、複合体は壊れることなく、安定していた。図3に、この複合体の断面写真を示す。この断面写真のものは、カットを容易にするためにセラミックスを一部強制的に切除した状態のものである。比較例として、セラミックス及び鋳型を冷却しないで、通常の鋳造にて作製した成形体の例を、図4、図5に示す。この成型体は、鋳型から取り出す段階でセラミックスが脱離してしまった。また、界面には大きな反応層があり、反応時に発生したガスの跡と考えられる空洞も観察された。 An appearance photograph of the obtained composite is shown in FIG. Even when removed from the mold, the composite was stable without breaking. FIG. 3 shows a cross-sectional photograph of this composite. This cross-sectional photograph is a state in which a part of the ceramic is forcibly cut out for easy cutting. As comparative examples, FIGS. 4 and 5 show examples of molded articles produced by normal casting without cooling ceramics and molds. In the molded body, ceramics were detached at the stage of taking out from the mold. There was also a large reaction layer at the interface, and cavities thought to be traces of gas generated during the reaction were also observed.
更に、両者の反応層の厚さを測定し比較した。図6には、通常の鋳造方法による複合体(試料1)及び本実施例の方法による複合体(試料2)の反応層の厚さのグラフを、また、表1に、通常の鋳造方による複合体(試料1)及び本実施例の方法による複合体(試料2)の反応層の比較を示す。グラフ内横軸は、試料内の位置(直径方向の距離)である。本実施例の方法による複合体の反応層は、通常の鋳造方法による複合体の反応層に比べて、ばらつきも少なく、空洞も少なかった。 Furthermore, the thicknesses of both reaction layers were measured and compared. FIG. 6 is a graph of the thickness of the reaction layer of the composite by the normal casting method (sample 1) and the composite by the method of this example (sample 2), and Table 1 shows the normal casting method. The comparison of the reaction layer of a composite_body | complex (sample 1) and the composite_body | complex (sample 2) by the method of a present Example is shown. The horizontal axis in the graph is the position (diameter direction distance) in the sample. The composite reaction layer produced by the method of this example had less variation and fewer cavities than the composite reaction layer produced by the ordinary casting method.
本実施例では、セラミックス粒子とチタンからなる複合体を作製した。直径1mm以下のセラミックス(アパタイトHAP、和光純薬工業株式会社製)の粒子を、鋳型内に設置し、その上にチタン(JIS2種、大同特殊鋼株式会社製)溶融物を、アルゴン(99.9%、日本高圧ガス株式会社製)雰囲気中で鋳込み、鋳造した。その際に、セラミックス及び鋳型をあらかじめ液体窒素により十分に冷却した後、鋳造を行い作製した成形体は、反応層が大きく減少した状態で複合化されていた。一方、冷却を行わない通常の鋳造にて作製した成形体では、セラミックス粒子が大きく反応していた。 In this example, a composite made of ceramic particles and titanium was produced. Particles of ceramics (apatite HAP, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) having a diameter of 1 mm or less were placed in a mold, and a titanium (JIS type 2, manufactured by Daido Special Steel Co., Ltd.) melt was added to the argon (99. 9%, manufactured by Nippon High Pressure Gas Co., Ltd.) At that time, the molded body produced by casting after sufficiently cooling the ceramics and the mold with liquid nitrogen was compounded with the reaction layer greatly reduced. On the other hand, in the molded body produced by normal casting without cooling, the ceramic particles reacted greatly.
本実施例では、セラミックス、チタン棒及び鋳造チタンからなる複合材料を作製した。直径1cmから3cmのチタンの棒と、直径1cmから3cmのセラミックス(アパタイトα−TCP、和光純薬工業株式会社製)を、0.1cmから4cmの間隔をあけて設置し、それらを、液体窒素にて十分に冷却した後、セラミックスと棒状チタンの間に、溶融チタン(JIS2種、大同特殊鋼株式会社製)溶融物を、アルゴン(99.9%、日本高圧ガス株式会社製)雰囲気中で鋳込み、鋳造した。作製された複合材料の、チタン棒とセラミックス及び固化したチタンは分離することなく一体化していた。 In this example, a composite material made of ceramics, a titanium rod and cast titanium was produced. Titanium rods with a diameter of 1 cm to 3 cm and ceramics with a diameter of 1 cm to 3 cm (apatite α-TCP, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are placed with an interval of 0.1 cm to 4 cm, and they are placed in liquid nitrogen. After being sufficiently cooled in the furnace, molten titanium (JIS 2 type, manufactured by Daido Steel Co., Ltd.) melted between the ceramic and rod-shaped titanium in an argon (99.9%, manufactured by Nippon High Pressure Gas Co., Ltd.) atmosphere. Casting and casting. In the composite material produced, the titanium rod, ceramics and solidified titanium were integrated without separation.
本実施例では、セラミックス鋳型を使用して、チタン鋳造体を作製した。歯科用鋳造機にて、十分に冷却したセラミックス鋳型の中に、溶融チタン(JIS2種、大同特殊鋼株式会社製)を、アルゴン(99.9%、日本高圧ガス株式会社製)雰囲気中で鋳込み、鋳造した。その際に、セラミックス及び鋳型をあらかじめ液体窒素により十分冷却した後、鋳造して作製されたチタン鋳造体では、通常の鋳造にて作製されたチタン鋳造体より、表面反応層及び硬化層が大きく減少していた。 In this example, a titanium casting was produced using a ceramic mold. Using a dental caster, molten titanium (JIS type 2, manufactured by Daido Steel Co., Ltd.) is cast in a sufficiently cooled ceramic mold in an argon (99.9%, manufactured by Nippon High Pressure Gas Co., Ltd.) atmosphere. And cast. At this time, the surface reaction layer and the hardened layer are greatly reduced in the titanium casting produced by casting after sufficiently cooling the ceramics and mold with liquid nitrogen in advance, compared with the titanium casting produced by ordinary casting. Was.
以上詳述したように、本発明は、チタン又はチタン合金と複合化材料との鋳造複合体及びその製造方法等に係るものであり、本発明は、チタンとセラミックスの反応を抑えて、接合界面に、欠陥がなく、反応抑制層を有する鋳造複合材料を製造し、提供することができる。また、本発明は、市販の歯科鋳造機等を使用して実施可能であり、歯科技工等に用いれば、硬化層の切削の行程が軽減される。更に、医療現場等において、個々の顧客や患者等の使用、用途に合せた複合体及び成形体を供給することで、幅広い用途への適用及びテーラーメイドを可能とするものである。また、本発明は、通常の鋳造法や溶接法に対応可能であるため、自動化生産システムへの導入も可能である。 As described above in detail, the present invention relates to a cast composite of titanium or a titanium alloy and a composite material and a method for producing the same, and the present invention suppresses the reaction between titanium and ceramics, Further, it is possible to manufacture and provide a cast composite material having no reaction and having a reaction suppression layer. Moreover, this invention can be implemented using a commercially available dental casting machine etc. If it is used for dental technicians etc., the process of cutting a hardened layer will be reduced. Furthermore, in a medical field etc., it can be applied to a wide range of uses and tailor-made by supplying composites and molded bodies suitable for the use and use of individual customers and patients. Moreover, since this invention can respond to a normal casting method or welding method, it can also be introduced into an automated production system.
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